水稻拔节期叶片碳氮代谢基因型差异及与氮素利用效率的关系

 采用土培盆栽试验,以3个氮素利用效率(NUE)有显著差异的水稻基因型秀恢2号(低NUE)、R83 12(中NUE)和五优244(高NUE)为材料,研究了拔节期叶片碳氮代谢的基因型差异及其与氮素高效利用的关系。结果表明,拔节期不同基因型水稻的叶片蔗糖和可溶性糖含量、淀粉/可溶性糖含量比和淀粉/蔗糖含量比存在极显著差异,前两者为五优244 > R83 12 >秀恢2号,后两者则相反;而淀粉和蔗糖/可溶性糖含量比各基因型差异不显著。不同基因型水稻的叶片全氮含量(TNC)、蛋白氮含量(PNC)、 PNC/TNC、Rubisco含量(RC)/PNC和RC/TNC存在极显著或显著差异,前两者为五优244 < R83 12 <秀恢2号, 后三者则相反;RC无基因型差异。五优244叶片的叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、PSⅡ潜在活性、羧化效率、碳酸酐酶、酸性转化酶和蔗糖磷酸合成酶活性极显著或显著高于其他基因型;其叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性也极显著高于其他基因型。统计分析表明,高NUE水稻叶片具有较高的可溶性糖和蔗糖含量及较大的RC/TNC和RC/PNC,其生理基础是其叶片的高谷氨酰胺合成酶活性和PSⅡ潜在活性。     

不同氮钾条件下水稻基因型氮、钾积累利用差异

采用营养液培养法研究了不同氮源和钾水平对杂交稻及其父母本和常规稻氮、钾吸收和积累的影响。研究结果表明 ,3种氮源对水稻氮钾营养吸收、积累利用的影响程度与钾营养状况及水稻品种有关。与常规稻相比 ,杂交稻对硝态氮的营养特性具有明显杂种优势 ,硝态氮营养可有效地促进杂交稻钾的吸收、积累 ,且其营养特性与父母本密切相关。     

不同基因型大麦苗期氮素利用效率的评价分析

通过对42个大麦品种在氮为0.4、2.0、5.0 mmol/L 3个不同水平水培条件下苗期相关性状及氮素利用效率进行分析,结果表明:在3个氮素水平条件下,不同大麦品种苗期最大根长、茎长和叶长差异极显著;正常氮(2.0 mmol/L)条件对大麦苗期生长影响较小,而低氮(0.4 mmol/L)和高氮(5.0 mmol/L)则因大麦苗期性状的不同对其有促进或抑制作用,其中低氮严重影响不同基因型大麦品种叶片的生长,进而会影响光合作用,最终对整个植株的生长不利。氮素利用效率的分析结果表明,随着供氮水平的提高,大麦幼苗氮利用效率也随之增强。初步筛选出氮高效利用材料3份,分别为Sampsom、Z0099001、08京222。     

不同小麦品种氮素利用效率特征差异的研究

为了给氮高效优质小麦品种的选育和栽培提供理论依据,采用盆栽试验,研究了郑麦0943、郑麦0856和郑麦7698三个中强筋小麦品种的氮素利用效率特征以及茎叶中氮组分、氮代谢酶活性的差异。结果显示,施氮可显著促进小麦氮素的吸收和累积,不同小麦品种氮素利用效率特征存在明显差异。3个小麦品种中,郑麦0943氮素吸收量最大,氮素吸收效率和氮素利用效率均较高,氮素收获指数也显著高于其他两个品种,且籽粒中氮素来源以后期根系氮素的吸收和转移为主,前期地上部营养体的氮素转移能力也明显强于其他两个品种;不施氮条件下,郑麦0943开花期茎叶中具有较高的营养性氮含量和较低的结构性氮和功能性氮含量,且施氮后功能性氮含量增幅最大,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性也最高;不施氮条件下,郑麦7698氮素干物质生产效率和氮素收获指数均最低,郑麦0856氮素干物质生产效率最高,但氮素收获指数低于郑麦0943。综合而言,郑麦0943的氮肥生产效率最高,而郑麦0856的氮素农学利用效率最高,二者的氮素吸收效率和氮素表观回收率均高于郑麦7698。     

水稻苗期氮素吸收利用效率的遗传分析

利用主基因 多基因混合遗传模型,对由韭菜青×IR26杂交和自交构建的一个由220个家系组成的重组自交系群体 (F8)的苗期吸氮能力和氮素生理利用率进行了遗传分析。水稻苗期硝态氮吸收能力、铵态氮吸收能力和氮素生理利用率均由两对主基因+多基因模式控制。硝态氮吸收能力的主基因遗传率为6320%,多基因遗传率为20.64%,两对主基因之间有加性和上位性效应;铵态氮吸收能力的主基因遗传率为55.67%,多基因遗传率为0.03%,两对主基因之间具有显性上位性效应;氮素生理利用率的主基因遗传率仅为19.47%,多基因遗传率达67.46%,两对基因之间具有重叠效应。对水稻氮高效利用品种的选育策略进行了讨论。     

紫玉米氮素吸收利用的基因型差异

以7个不同血缘的紫玉米杂交组合ZS11、ZS15、ZF39、FS11、SF38、FG01、68G1为试验材料,研究不同基因型紫玉米氮素吸收利用的基因型差异。结果表明,不同基因型紫玉米植株氮素含量和积累量均存在显著差异,紫玉米植株氮素含量在整个生育期间均呈逐渐下降趋势,氮素积累量呈上升趋势。7个品种中成熟期子粒产量高、吸氮总量大、氮素利用效率高的组合为SF38和68G1。通径分析和相关分析表明,氮素利用效率对不同品种产量的高低起主要作用,氮素吸收总量对产量的作用相对较小。从氮素的阶段积累与产量的关系来看,开花期至灌浆期吸氮量增加有助于紫玉米产量的提高,其次为大喇叭口期至开花期。     

不同地力水平下不同养分管理模式对早稻氮素利用效率及产量的影响

以陆两优996为供试材料,采用田间小区试验,设计了3种养分管理模式,研究了中、低2种地力水平对早稻氮素利用效率及产量的影响。结果表明,施用氮肥在中低肥力地块上增产效果显著,与对照相比,施氮比不施氮能增产14.6%～41.7%,在中肥力地块氮肥利用效率为32.23%,低肥力地块氮肥利用效率为30.70%,分别比相同地力水平的农民习惯施肥处理高出了10.00%和8.36%;在相同的氮素水平下,低肥力地块增产效果要好于中肥力地块。在不同的地力水平下,充足的氮素供应能提高早稻的实粒数和有效穗数,对氮素从源到库的转化也起着积极的促进作用。     

水稻干物质量和氮素利用效率性状的配合力分析

 选用不同类型的9个水稻品种，利用不完全双列杂交方法，在施氮和未施氮水平下对干物质量和氮素利用效率的配合力进行了分析。结果表明，最高分蘖期和孕穗期的干物质量和氮素利用生理效率，在两种氮素水平下亲本的加性效应均对F1起主导作用，而收获期氮素利用生理效率在施氮条件下遗传变异主要来自基因的加性效应，而未施氮条件下主要来自于非加性效应；产量的遗传变异在施氮条件下来自基因加性和非加性效应，而未施氮条件下主要来自基因加性效应。特殊配合力优良的组合，其亲本自身表现不一定优良，与一般配合力也没有明显的相互关系，表明氮高效育种中利用亲本值和一般配合力很难正确预测杂种优势；另外，不同生育时期的氮素利用生理效率的遗传特性在不同氮素水平下变化较大。     

不同玉米品种产量和氮素利用效率研究

大田试验供试品种为郑单958、登海605和鲁单510,探究不同夏玉米品种的产量及氮素吸收和利用效率。结果表明,鲁单510穗位较低,株高与登海605相似且略高于郑单958。吐丝后45 d,鲁单510和登海605的光合速率、蒸腾速率和气孔导度较郑单958显著高102.2%、86.9%和126.9%。济南和淄博,鲁单510产量较郑单958分别高9.0%和17.0%,较登海605高2.9%和20.4%。鲁单510的氮肥偏生产力较郑单958和登海605平均高3.8%和2.7%,氮肥吸收效率分别高18.4%和15.7%。鲁单510穗位较低,子粒灌浆后期具有较高的光合特性和氮肥利用效率及其向子粒的分配能力,为该区域高产及氮高效玉米品种选择提供理论依据。     

不同灌溉方式及施氮量对水稻生长和氮素利用效率的影响

以T-43为材料开展田间小区试验,研究不同灌溉方式及施氮量对水稻干物质积累量及分配率、氮素积累、氮素利用效率及产量的影响。结果表明,淹灌处理水稻干物质积累量和氮素积累量显著大于膜下滴灌处理;施用氮肥显著提高了水稻的氮素积累量,水稻产量在施氮量为480 kg/hm~2时最大;与淹灌处理相比,滴灌处理的水稻产量降低了19.02%,氮肥利用率提高了1.92个百分点,水分利用效率提高了0.21 kg/m~3(105%)。     

栽培措施对超级稻产量及氮肥利用效率的影响

水稻是我国重要的粮食作物。在人口增长和经济快速发展的大背景下,对粮食的需求量不断提高,产量的提高要求更大的肥水投入和更优化的栽培措施。在我国肥水投入量已经很大的情况下,优化栽培措施对水稻的增产增效意义重大。以籼粳杂交稻甬优2640与常规粳稻武运粳24为试验材料,采取4种不同的栽培措施(氮空白、当地常规、增密减氮、精确灌溉),探讨了不同栽培措施对水稻产量及氮肥利用效率的影响。结果表明,增密减氮、精确灌溉等栽培措施可以显著提高有效叶面积指数(LAI)、高效LAI,提高粒叶比,增加库容,提高氮素相关代谢酶活性,从而提高水稻产量和氮肥利用效率。     

氮肥对水稻产量、品质和氮利用效率的影响研究进展

随着世界人口增长和耕地面积不断减少,及新冠肺炎疫情的蔓延,粮食安全更加引起人们广泛关注。过去50多年间,氮肥的使用虽提高了作物产量,但也对环境造成了诸多负面影响。随着生活和消费水平的不断提高,人们对高品质稻米的需求也日益提高。提高氮肥利用效率、优化氮肥最佳用量、培育优质稻米是目前农业科技工作者面临的主要任务。基于前人的研究基础,本文主要概述了目前我国氮肥使用情况、氮肥运筹对水稻产量、稻米品质和氮利用效率的影响,以及氮代谢生理及分子机理等方面取得的进展。提出并讨论了研究过程中存在的问题,进一步明确了今后的研究重点。     

减氮和增氧灌溉对水稻产量和氮素利用的影响

【目的】明确减氮和增氧灌溉对水稻生长、产量和氮肥利用的影响。【方法】以3个品种水稻中旱221(旱稻)、中浙优8号(水稻)和IR45765-3B(深水稻)为材料,并设常规施氮量(195.0 kg/hm²)、减施氮量(157.5kg/hm²)2种氮水平和常规淹水灌溉(ConventionalFloodIrrigation,WL)、微纳米气泡水增氧灌溉(Micro-nanoBubbleWater OxygenationIrrigation,MBWI)2个灌溉模式,对比分析了3个品种水稻的茎蘖动态、叶片叶绿素含量、叶面积、干物质量、产量和水稻的氮素吸收利用特征。【结果】研究结果表明,MBWI处理显著增加了水稻产量,中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的2年平均产量MBWI处理分别比WL处理增加12.4%、7.5%和6.7%,这可能与水稻有效穗数、每穗粒数密切相关。微纳米气泡水增氧灌溉和增施氮肥用量显著增加水稻叶片叶绿素含量和叶面积,并增加水稻干物质积累量。氮肥和增氧灌溉均影响水稻各氮素利用率指标,与淹水灌溉相比,微纳米气泡水增氧灌溉均可以显著...     

不同肥料对华南双季稻产量及氮肥利用效率的影响

肥料种类和施肥方式会影响水稻产量和养分吸收利用效率。本文研究了等氮条件下不同肥料对华南双季稻产量及其构成因子、物质转运和氮肥利用效率的影响。结果表明,与施控释肥(N、P、K含量分别为25%、6%和19%)处理相比,施传统复合肥(N、P、K含量均为15%)和快美复混肥(N、P、K含量分别为24%、7%和19%)的处理,水稻抽穗期叶片SPAD值显著增加,穗部干物质累积量、穗部干物质累积速率和库容量分别增加2.7%~17.1%、1.6%~17.1%和5.4%~11.0%;水稻总吸氮量、氮肥利用率、氮肥农学利用效率、氮肥偏生产力分别增加9.4%~38.2%、26.6%~102.4%、19.3%~76.7%和4.5%~15.1%。在本试验条件下,快美复混肥是提高华南双季稻产量、氮肥利用效率的优势肥源。     

油稻稻秸秆还田下氮肥运筹对双季稻产量及氮素吸收利用的影响

为明确油稻稻三熟制秸秆还田条件下双季水稻适宜的氮肥运筹方式,2018年在长江中游三熟制区(江西进贤)开展5个处理(秸秆不还田+氮肥3次施用、秸秆还田+氮肥3次施用、秸秆不还田+氮肥2次施用、秸秆还田+氮肥2次施用、秸秆还田+高量氮肥3次施用)的田间试验,探究该模式下氮肥运筹对双季稻产量与氮素吸收利用的影响。结果表明,在油稻稻三熟制下,秸秆还田和氮肥运筹对水稻产量的影响在早稻季和晚稻季均存在显著的互作效应,而水稻基肥中增施20%氮肥对产量的影响不明显,氮肥2次施用(后氮前移)即可实现水稻高产和稳产。秸秆还田并配合氮肥2次施用(后氮前移)可以满足水稻生育期氮素需求,从而保证水稻正常生长,氮素吸收量能够达到甚至优于3次施氮处理水平,并明显提高氮肥利用率,增加氮肥用量则不利于氮肥偏生产力的提高。     

氮肥运筹对机插水稻产量、效益及肥料利用率的影响

对不同氮肥运筹方式对机插稻产量及肥料利用率的影响进行了试验。结果表明,氮肥总量控制在300kg/hm2时,机插水稻氮肥运筹方案以基肥30%、第1次分蘖肥10%、第2次分蘖肥10%和20%、穗肥50%和40%最为适宜,分别比对照增产7.21%和4.62%,提高效益7.97%和5.12%,提高N肥吸收利用率、N肥农学利用率、N肥偏生产力41.7%和22.4%、7.3%和4.6%、21.1%和13.5%,且水稻土和潮土趋势一致。     

不同减氮模式下籼粳杂交稻甬优1540的产量和肥料利用率

于2019年在浙东单季稻区2种不同类型土壤中开展了不同减氮模式下甬优1540产量和氮素利用率差异的田间试验.结果 表明,与人工撒施肥处理相比,机械侧深施处理每穗粒数显著提高,稻谷平均增产3.0％～8.2％;氮肥减量20％(192 kg/hm2),撒施条件下会导致水稻一定程度减产,但侧深施方式下可以保证水稻稳产并大幅提高...     

秸秆还田与施氮量对杂交籼稻氮素利用效率及产量的影响

以杂交籼稻内5优5399为材料,研究了秸秆还田与施氮量对杂交籼稻氮素利用效率及产量的影响。结果表明,水稻前中期秸秆离田处理的各器官的氮素积累显著高于秸秆还田处理,后期叶的氮素积累、氮素农学利用率、氮肥生理利用率、氮素籽粒生产效率和每穗总粒数秸秆还田处理显著高于秸秆离田处理。随着施氮量的增加,水稻各个时期的器官的氮素积累均有增加的趋势,氮肥偏生产力、氮肥生理利用率、氮素籽粒生产效率和氮素干物质生产效率有降低趋势,氮素农学利用率、氮收获指数及产量有先增加后降低的趋势。在秸秆还田和施氮量150kg/hm2条件下,杂交籼稻产量最高,达9758.02kg/hm2,较秸秆离田和不施氮组合增产18.9%,可为该地区水稻的增产提供技术支撑。     

氮肥水平与栽植密度对植稻土壤养分含量变化与氮肥利用效率的影响

【目的】为解决水稻土壤保肥能力较弱，水稻产量较低，氮肥利用效率不高等问题，【方法】于山东省济宁市任城区水稻田设置氮肥水平与栽植密度双因素大田试验，设4个施氮量水平，即无氮(N1，0 kg/hm2)、低氮(N2，216 kg/hm2)、中氮(N3，288 kg/hm2)和高氮(N4，360 kg/hm2)；栽植密度设3个梯度，即低密度(24万穴/hm2)、中密度(27万穴/hm2)和高密度(30万穴/hm2)。以探究不同氮肥水平和栽植密度下水稻成熟期土壤养分含量及氮肥利用效率的变化。【结果】随着土层加深，氮、磷、钾、有机质含量均明显下降。其中D3N4处理碱解氮含量下降了60.8%，D3N3处理速效磷含量降低了72.7%。随着施氮量增加，土壤pH值和有机质含量有所下降，速效钾含量升高，肥料偏生产力和氮肥农学利用效率降低，产量先升高后降低；随着栽植密度增加，土壤pH值与速效磷含量有所下降，表层土壤碱解氮含量略有升高，有机质含量与产量及肥料偏生产力均先升高后降低，氮肥农学利用效率降低。【结论】当栽植密度为27万穴/hm2时，氮肥用量288 kg/hm2，水稻产量最高，为14 615.3 kg/hm2；相同密度下氮肥按照216 kg/hm2施用，水稻产量、氮肥农学效率和肥料偏生产力均较高。研究结果可在实际生产中参考应用。     

机械侧深施肥对机插早稻产量及氮肥利用率的影响

以甬籼15为材料,在纯氮用量为180 kg/hm^2情况下,设置4种施肥处理(FF,普通尿素撒施;DSF,普通尿素机械侧深施;DSFS,普通尿素和缓释尿素混合机械侧深施;N0,不施用氮肥),研究了不同施肥处理对机插早稻产量及氮肥利用率的影响。结果表明,水稻氮素吸收量、有效穗数、穗粒数以及籽粒产量施氮的处理显著高于无氮处理;与FF处理相比,DSF和DSFS处理有效穗数分别增加5.2%和6.4%,穗粒数分别增加5.6%和11.0%,产量分别提高6.3%和11.6%;齐穗期和成熟期,DSF和DSFS处理氮素积累量均显著高于FF处理;DSF和DSFS处理氮肥吸收利用率分别为40.6%和48.0%,比FF处理分别高15.6%和23.0%;与FF处理相比,DSF和DSFS处理的氮素农学利用率分别增加33.3%和62.7%。可见,机械侧深施肥能够显著提高机插早稻产量及氮肥利用率。